Накопительный водонагреватель косвенного нагрева: что это и зачем нужен

Водонагреватели косвенного нагрева целесообразно использовать при организации горячего водоснабжения там, где уже есть развернутая система отопления. Они применяются на производственных предприятиях, в коммерческих и жилых зданиях. В качестве источника тепловой энергии может использоваться практически любой тип котла. В том числе — уже установленный в котельной предприятия.

Что это такое — накопительный водонагреватель косвенного нагрева, зачем он нужен, какие особенности конструкции использует и когда его выбор оправдан — в нашей статье.

Принцип работы и особенности конструкции бойлера косвенного нагрева

Изделие представляет собой стальной бак большого объема — до 3000 литров. Таким объемом могут похвастаться промышленные модели. Для менее масштабных задач существуют приборы с баком на 300-500 л. Они требуют меньше энергии для нагрева полного объема жидкости. А значит, для них можно использовать источник тепла меньшей мощности.

В центре бака расположен теплообменник из круглых труб. Внутри него циркулирует теплоноситель. Преимущество косвенной схемы нагрева предполагает, что он не будет контактировать с водой для ГВС. Следовательно, не будет ее загрязнять или менять химический состав.

На внешней стороне бака расположены четыре патрубка для подключения к внешним системам — в порядке типичного расположения снизу вверх:

• Вход холодной воды. С инженерной точки зрения выгодно размещать ввод холодной жидкости в накопитель снизу. Поскольку подогретая жидкость по законам физики будет сама подниматься в верхнюю часть накопителя. Далее возникает естественная циркуляция, позволяющая распределить тепло по всему объему.
• Вход теплоносителя. Нагретая, циркулирующая в теплообменнике, жидкость двигается снизу вверх. 
• Выход теплоносителя. Проходя через змеевик, он теряет часть тепловой энергии. После чего отправляется для нагрева к источнику тепла — котлу.
• Выход горячей воды. Отбор может производиться самотеком, если прибор установлен выше уровня сети водоразбора. Освободившийся объем бака пополняется из подключенной снизу трубы ГВС под действием имеющегося в ней напора.

Отметим, что по наличию четырех патрубков на корпусе можно почти однозначно определить, что это накопительный водонагреватель косвенного нагрева воды. Модели, оснащенные ТЭН, имеют только один вход и один выход. Для удобства обслуживания на корпусе может быть предусмотрен ревизионный люк.

В верхней части температура жидкости максимальна. Она может быть несколько ниже, чем у теплоносителя. Но если оставить систему без отбора жидкости на достаточное время, то значения температуры вверху и внизу будет практически эквивалентны.

Нагреть воду сильнее, чем, циркулирующая в теплообменнике жидкость, не получится. Поскольку лишнее тепло будет передаваться через теплообменник в обратном направлении. Этот эффект используется в приборах противоположного действия. Когда циркулирующая в теплообменнике жидкость охлаждается за счет воды в накопителе.

Преимущества водонагревателя

• Обеспечивает эффективный теплообмен. Тепловая энергия от циркулирующего теплоносителя постепенно разогревает жидкость по всему объему. Перемешивание слоев происходит под действием конвекции. Чем меньше и реже будет выполняться отбор воды из накопителя, тем быстрее он прогреется.
• Степень нагрева жидкости ограничена сверху температурой подаваемого в прибор теплоносителя. Не возникает эффекта кипения, выделения большого количества пара. Что удобно, когда основная задача оборудования — достичь температуры воды 50-70 °C, а не вскипятить ее.
• Можно обеспечить подачу единовременно большого количества подогретой воды — это то, зачем и нужен бойлер косвенного нагрева. Израсходованный объем будет замещен холодной жидкостью. Что в моменте приведет к снижению температуры в накопителе. Скорость ее возвращения к прежнему значению зависит от степени нагрева поступающего теплоносителя и эффективности теплообмена.

Существует еще одно важное преимущество у водонагревателей накопительного типа. Оболочка их бака имеет сложную структуру. В ней предусмотрено как минимум три слоя:

• Нержавеющая сталь. Этот материал используется во внутреннем слое, контактирующем с жидкостью постоянно. Нержавеющая сталь показывает хорошие эксплуатационные качества при работе с питьевой водой. Для технической лучше подходит качественная углеродистая. В некоторых моделях можно встретить керамическое покрытие внутри бака.
• Теплоизоляция. Этот слой позволяет решить две задачи: снижение потери тепла, поддержание температуры нагретой жидкости долгое время — эффект термоса.
• Чехол из тканного материала или окрашенная антикоррозионной краской сталь. Служит для механической защиты и обеспечения оптимальных условий работы теплоизоляционного слоя. 

Теплоизолированная оболочка позволяет сохранять жидкость в нагретом состоянии даже когда теплоноситель перестанет циркулировать в змеевике. Этот момент используют для снижения затрат на энергоносители при установке промышленных систем. 

Когда контроллер по датчику температуры внутри накопительной емкости бойлера определяет, что нужная степень нагрева достигнута, он отключает котел или переводит его в экономичный режим.

Источники тепла бойлеров косвенного нагрева

• Система отопления. Наиболее простое решение проблемы подогрева воды в водонагревателе — подключение его теплообменника к действующей системе отопления предприятия. Лучше использовать для этого отдельную ветку, чтобы ее можно было перекрывать для проведения обслуживания оборудования. Также стоит учитывать, что потребность в подогретой воде существует круглогодично, а в отоплении — только в холодное время.
• Газовый котел. Газовое топливо считается экологичным и сравнительно недорогим способом получения тепловой энергии. Особенно при наличии возможности подключения к линии постоянного газоснабжения. Современные газовые котлы имеют цифровой интерфейс для управления с внешних контроллеров, термостатов.
• Электрический котел. Сравнительно прост в установке, так как не требует системы принудительного отвода продуктов горения. В электрических котлах этот процесс не используется. Нагрев теплоносителя осуществляется с помощью трубчатых электронагревательных элементов. Ограничение применения электрокотлов — высокая потребляемая мощность. Электросеть и проводка должны быть рассчитаны на подключение такого мощного оборудования.
• Твердотопливные котлы. Преимуществом этих приборов считается возможность установки на объектах, где нет электричества и линий газоснабжения. Современные модели могут обеспечивать долговременную автоматическую работу. В качестве топлива используются в этом случае стандартные топливные брикеты. Они автоматически подаются в топку по мере сгорания.
• Дизельные котлы. Имеют те же преимущества, как и твердотопливные. При установке нужно обеспечить систему отвода продуктов горения за пределы помещения.

Накопительный водонагреватель — сфера применения

Наибольшая эффективность этого оборудования достигается на объектах с автономным отоплением. Примеры использования бойлера косвенного нагрева:

• Котельная спортивного комплекса. Организуются две ветки циркуляции теплоносителя. Одна применяется для системы отопления. Ко второй подключается водонагреватель косвенного нагрева. Летом установка переводится в режим минимальной мощности или включается только на момент нагрева бойлера. Отбор горячей воды в спортивном комплексе неравномерен по времени. Если точно рассчитать объем бака, то включение котла потребуется несколько раз за сутки.
• Производственные предприятия. Подогретая вода здесь используется для технологических нужд или как ингредиент для создания пищевых смесей, других используемых в производственном процессе компонентов. Выбор водонагревателя именно накопительного типа позволяет снизить затраты на теплоносители. Так как эта модель обеспечивает меньшие потери тепла и позволяет использовать нагревательное оборудование при низком уровне мощности.
• Гостиницы, жилищные комплексы. Установка бойлера с косвенной системой нагрева эффективно, если используется котел отопления. В этом случае водонагреватель поможет эффективнее использовать его ресурс.
• Частные дома. Преимущество использования косвенного метода нагрева жидкости позволяет использовать разные источники тепла, в зависимости от времени года. В частности, в южных регионах теплообменник бойлера можно на лето подключить к системе, использующей нагрев за счет солнечного света, а в отопительный сезон — к котлу отопления. Днем вода в баке нагреется достаточно, чтобы обеспечить бесперебойную подачу горячей воды нужной температуры и в достаточном количестве в вечернее и ночное время.

Как выбрать бойлер

Отметим, что в ряде случаев сделать выбор между водонагревателем с косвенной или прямой схемой нагрева — ТЭН, можно только после экономических расчетов.

• Установка водонагревателя прямого нагрева греет воду независимо от работы отопительной системы. Но создает значительную нагрузку на электросеть предприятия, так как устройство использует в работе мощный ТЭН. Частично снизить затраты на электроэнергию можно, сдвинув стадию нагрева воды на ночное время. Когда применяемый поставщиком электроэнергии тариф ниже дневного.
• Использование бойлера косвенного нагрева позволяет исключить нагрузку на электросеть. При наличии запаса мощности имеющегося котла отопления затраты на получение подогретой воды будут значительно ниже, чем при использовании прибора с ТЭН. Но в летнее время это делает невозможным полную консервацию котельной и закрытие ее на обслуживание.

Производители котлов учитывают потребности клиентов. В некоторых моделях предусмотрено два контура. Один из которых может использоваться для подогрева воды, второй — для системы отопления. При необходимости котел переходит в режим экономии, поддерживая в работе только один. Тогда эффективность установки бойлера косвенного нагрева возрастает.

При сравнении водонагревателей двух типов: косвенного и прямого нагрева, стоит учитывать еще один важный факт. Скорость нагрева в обоих приборах невысока — в сравнении с моделями проточного типа.

Но косвенный метод по этому показателю уступает ТЭН. Таким образом является самым медленным. Причина — ограниченная температура и объем теплоносителя, не позволяющие передавать тепла за единицу времени больше, чем при использовании теплонагревательного элемента трубочного типа. 

Накопительный бойлер косвенного нагрева — это скорее метод снижения затрат, более эффективного использования ресурса имеющейся системы отопления и уменьшения нагрузки на электросеть. При грамотном инженерном расчете он будет обеспечивать экономический эффект для предприятия большую часть года. Также косвенные приборы обладают большей надежностью. Так как не имеют ТЭН в конструкции. А выход из строя этого элемента является одной из частых причин поломки бойлеров прямого нагрева.

Но если нужна скорость нагрева, то модели с ТЭН будут выигрывать. Частично разницу можно компенсировать увеличением объема накопителя и протяженности змеевика. 

Автор статьи:
инженер отдела продаж Алексей Бочкарев